基于LDPC碼與噴泉碼級(jí)聯(lián)的研究.pdf

1、噴泉碼作為一種較新穎的信道編碼技術(shù)，憑借其無率和一致特性，以及無需反饋、編譯碼復(fù)雜度低、中斷可續(xù)傳的優(yōu)點(diǎn)，近些年成為通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。低密度奇偶校驗(yàn)（ LDPC）碼是一類基于稀疏校驗(yàn)矩陣結(jié)構(gòu)的線性分組碼，其檢糾錯(cuò)能力強(qiáng)，性能可逼近Shannon限，譯碼復(fù)雜度較低，硬件實(shí)現(xiàn)簡單，在第四代移動(dòng)通信（4G）中有應(yīng)用，且目前已被確定為第五代移動(dòng)通信（5G）的長碼編碼方案。為了對抗信息傳輸過程中信道的干擾，確保通信的可靠性，尤其對于某些特殊

2、環(huán)境，如深空通信、雷電等傳輸時(shí)延大、鏈路質(zhì)量不佳的狀況，本文提出一種噴泉碼與LDPC碼級(jí)聯(lián)的編碼方案，并探討分析其性能與優(yōu)勢。
　　本文首先介紹了數(shù)字噴泉碼和LDPC碼的理論知識(shí)，并對兩類實(shí)用性噴泉碼—LT碼以及Raptor碼展開了詳細(xì)的研究，仿真分析了度分布對噴泉碼的譯碼性能的影響以及幾種常用的譯碼算法的性能及優(yōu)缺點(diǎn)。此外對LDPC碼的編譯碼算法的性能也進(jìn)行了仿真比較。
　　在基于LDPC碼和噴泉碼的研究的基礎(chǔ)上，提出了兩

3、者的級(jí)聯(lián)方案，為了綜合評(píng)價(jià)該種級(jí)聯(lián)方案，除AWGN信道外又建立了兩種特殊的信道模型，一是在某段時(shí)間內(nèi)發(fā)生了深衰落，二是在一段時(shí)間內(nèi)隨機(jī)出現(xiàn)多次短時(shí)信號(hào)中斷，利用內(nèi)碼的檢錯(cuò)刪除機(jī)制將非刪除信道模型等效為刪除信道，使其適合噴泉碼應(yīng)用。對噴泉-LDPC級(jí)聯(lián)碼在不同的信道模型下進(jìn)行了性能仿真，并嘗試通過改變內(nèi)碼的碼長、碼率并加入交織來提高級(jí)聯(lián)碼的性能，此外還比較分析了噴泉-LDPC碼級(jí)聯(lián)方案和其它編碼方案的表現(xiàn)。研究結(jié)果表明，Raptor碼作為

4、一種改進(jìn)的LT碼，在編譯碼復(fù)雜度和成功譯碼率方面均占據(jù)優(yōu)勢，作為級(jí)聯(lián)碼的外碼更為合適；基于系統(tǒng)Raptor碼和LDPC碼的級(jí)聯(lián)編碼方案在AWGN信道以及構(gòu)造的信道上均有不錯(cuò)的性能，相比單純的LDPC碼而言，編碼增益有極大提高，其為信息的可靠傳輸提供了一種解決思路。最后闡述了Raptor-LDPC碼在DSP上實(shí)現(xiàn)的具體過程，涉及到定點(diǎn)量化、矩陣存儲(chǔ)、矩陣運(yùn)算等，并探討了不同量化方案和量化級(jí)數(shù)對Raptor-LDPC碼誤碼性能的影響，并發(fā)現(xiàn)